동시성의 상대성이란?

동시성의 상대성

 

동시성의 상대성이란

 

상대성 이론과 동시성이 절대적이지는 않지만 관찰자에 따라 다르다는 개념은 동시성이 적어도 하나의 기준 시스템에서 동시에 발생하는 두 사지 사건의 본질을 나타냅니다. 프랑스의 수학자 앙리 푸앵카레 Henripoincare는 1900년에 처음 발표하였으며 특수 상대성 이론의 핵심 중의 하나입니다.

 

 

중요성

 

3차 공간의 위치를 점이라고 합니다. 적절한 좌표계를 설정하면 공간의 한 점이 세 좌표로 설정됩니다. 그리고 상대성 이론에서 시간은 마치 공간의 좌표인 것처럼 취급되므로 공간상의 어떤 지점에서 어떤 일이 발생하면 공간 좌표와 시간 좌표 중 세 가지가 그것을 설명하는 데 필요합니다. 상대성 이론에서는 사건이라는 단어가 자주 등장하므로 사건의 의미를 이해해야 합니다. 두 개의 다른 사건이라고 하며, 네 개의 좌표 중 하나 이상이 다른 경우를 나타냅니다. 따라서 좌표에는 다른 두 사건이 모두 있을 수 있습니다. 공간 좌표는 다릅니다. 시간 좌표는 같은 두 사건을 가질 수 있습니다. 공간 좌표는 같지만 시간 좌표가 같은 두 사건도 있습니다. 빛의 속도가 불변량이 되기 위한 가장 중요한 자연적 성질임을 인정할 때 절대공간과 절대 시간의 개념은 더는 성립하지 않으며 서로 다른 관성계에서는 시간 지연이나 길이 수축과 같은 현상이 일어난다는 것을 알게 됩니다. 관성계마다 시계의 속도가 다르다는 것에서 처음 관심을 끌게 되는 것은 동시입니다. 동시성은 동시에 발생하는 두 가지 사건을 인식하고 그것이 의미하는 바를 검토합니다. 우리는 같은 시간이 어떤 시간인지 직관적으로 알고 있다고 생각하며 아무리 멀리 떨어져 있어도 두 사건이 같은 시간에 발생하면 두 사건이 동시에 일어난다고 생각합니다. 그러나 모든 동시 직관은 절대 시간의 개념이 존재할 때 생각하는 것입니다. 다른 관성계에서는 시간의 속도가 다양하며, 다른 관성계에서 관찰되는 한 관성계에서 동시에 발생한 두 사건조차도 때로는 두 사건이 동시에 발생하지 않는 예도 있었습니다. 어떤 관성 시스템에서도 어떤 관성 시스템에서 관찰된 현상이 다른 관성 시스템에서 관찰된 것보다 특히 정확하다고 말할 수는 없습니다. 공간과 시간의 개념이 수정되었기 때문에 동시성을 새롭게 정의하고 이해할 필요가 있습니다. 절대 시간의 개념 하에서 같은 시간에 언급된 시계가 동시에 일어난 것으로 정의될 수 있는 두 가지 사건이 발생했습니다. 그러나 절대 시간 개념을 부정하려고 하면 가장 기본적인 물리량으로 간주하였던 시간을 정의하기 위해 작동 정의를 사용합니다.

 

 

동시대 상대성이론

 

두 위치에서 발생하는 두 사건의 시점에서 두 사건은 서로 다르고 두 기준은 서로 다릅니다. 이를 설명하기 위해 서로 다른 기중계의 관측자들을 가정합니다. 한 관찰자는 열차 중간에 서서 열차로 등가 속도로 운동하는 관찰자(A)이고, 다른 관찰자는 승차장에 서서 열차를 관찰하는 관찰자(B)입니다. A 씨가 탄 열차의 가운데가 승차장에 서 있는 B 씨를 지나면서 열차 앞뒤로 번개가 칩니다. 이때 전동차 한가운데 서 있는 A 씨는 낙뢰가 떨어진 전동차 앞뒤에서 같은 거리에 서 있는 모습을 보여줍니다. 승차장에서 관측된 B 씨는 낙뢰가 발생한 열차의 앞뒤와 같은 거리인 열차 중앙에 있습니다.

첫째, 관찰자 B의 경우 B가 거의 같은 거리만큼 떨어져 있고 B가 움직이지 않기 때문에 앞뒤로 동시에 부딪힌 번개는 빛의 속도가 일정하다면 B의 눈에서 동시에 일어난 사건으로 간주할 수 있습니다. 관찰자 A의 경우, 열차가 등속으로 운동하고 있을 때 열차의 앞에서 오는 번개가 관찰자 A에게 접근하는 동안 열차의 앞에서 오는 번개가 관찰자 A에게 접근하고 열차의 뒤에서 오는 번개가 관찰자 A에게 접근하면서 관찰자 A가 앞으로 이동하였습니다. 즉, 관찰자 A의 등속성 운동 때문에 빛이 진행되지 않으면 거리가 변하게 되고, 일정한 속도의 빛은 다른 시간에 관찰자 A에게 도달하게 됩니다. 즉, 관찰자 A는 번개가 열차의 앞뒤를 동시에 쳤다고 생각하지 않고, 시간 간격을 조금 두고 쳤다고 생각합니다. 이와 같은 경우를 보면 서로 다른 기준에서 서로가 느끼는 시간의 직관이 달라집니다. 즉, 동시성의 개념은 서로 다르게 느끼고 동시에 다른 기준 체계를 느끼는 동시에 판단을 바꾸는 동시성의 상대성입니다.